polimodal : tecnologíadescifrar cÓdigos permite el trabajo de algunas nociones sobre códigos a...

Índice

Introducción.................................................................................... 2

Propuestas didácticas

No 1: Los procesos de producción.Identificación y clasificación de operaciones y flujos ............ 4

No 2: La producción flexible.Tomando decisiones en el diseño de procesos........................ 8

No 3: Descifrar códigos.Códigos para esconder y códigos para comunicar.................. 12

No 4: Transmisión y almacenamiento de imágenes.Códigos para almacenar imágenes ...................................... 14

No 5: Codificación de la información.Códigos binarios de longitud fija ........................................ 16

No 6: Señales analógicas y digitales.Digitalizar para transmitir y almacenar sin pérdidas ............ 20

P R O P U E S T A S P A R A E L A U L A

es una colección destinada a docentes,integrada por un conjunto de cuadernillos

que presentan actividades correspondientesa las distintas áreas disciplinares

y a los distintos ciclos de enseñanza.

Las actividades han sido diseñadasa partir de una selección

de contenidos relevantes, actuales y,en algunos casos, contenidos clásicos

que son difíciles de enseñar.

Las sugerencias de trabajoque se incluyen cobran sentido

en tanto sean enriquecidas,modificadas o adaptadas de acuerdo

a cada grupo de alumnosy a los contextos particularesde cada una de las escuelas.

2 • Introducción POLIMODAL • Tecnología

Introducción

S e presenta a continuación un conjunto de propuestas para que trabaje con sus alumnos en eldesarrollo del área de Tecnología en el Nivel Polimodal.

En ellas se incluye:

• un texto introductorio en el que se realiza una breve presentación del tema o contenido seleccio-nado y una mención acerca de su alcance con los alumnos de este nivel;

• la secuencia de actividades que incluye sugerencias para desarrollar consignas de trabajo, estrate-gias metodológicas, recursos necesarios y duración aproximada;

• propuestas para ampliar y profundizar el tema;

• orientaciones bibliográficas que permitirán ampliar la información relacionada con los temas pre-sentados y enriquecer las actividades.

Para el diseño de las propuestas se ha seleccionado un conjunto de contenidos vinculados con los pro-cesos de producción y con las tecnologías de la información y la comunicación, y se han desarrolladouna serie de actividades para trabajarlos mediante diferentes estrategias didácticas. Hemos tenido encuenta que, en este nivel, el desafío del docente se centra en el abordaje de los conocimientos técni-cos específicos desde una perspectiva general que resulte de interés y utilidad para los alumnos de to-das las modalidades.

En relación con los procesos de producción hemos tomado unos pocos conceptos e ideas generales, re-lacionadas con la producción, y desarrollamos una serie de actividades orientadas a ponerlos en jue-go en el análisis de diferentes procesos de producción reales. Entre estos conceptos se incluyen aque-llos vinculados con las relaciones entre flujos y operaciones en los procesos, los modos de flexibili-zarlos y el control a través de medios informáticos. Más que el conocimiento detallado de determina-dos procesos, las actividades muestran un modo de analizarlos que permita a los alumnos desarrollarmodelos de análisis generales, aplicables a cualquier proceso.

En el tema de las tecno logías de la info r m ación y la comu n i c ación he mos to m ado dos conc e p tos cla-ves re l ac i o n ados con los artefac tos y artificios utilizados en los sistemas de comu n i c ac i o nes: la co-d i f i c ación y la digitalización. Pa ra enc a rar el estudio de la codificación de info r m ación se pre s e nt a nac t i v i d ades que ponen en ev i de ncia la ne c e s i d ad de codificar me ns a je s, los pro b lemas asociados ylas difere ntes estrategias y técnicas para re s o l ve r lo s. En cuanto a la digitalización de info r m ac i ó n ,las ac t i v i d ades permiten analizar las re l ac i o nes ent re me ns a jes cont i nuos y discre tos y sistemas ana-lógicos y digitale s.

Las estrategias didácticas elegidas para el desarrollo de estos contenidos privilegian el trabajo con re-solución de problemas. Se proponen consignas que involucran procedimientos de análisis, investiga-ción, representación y reflexión orientadas a la adquisición de conceptos generales, partiendo de lassituaciones particulares que se están resolviendo.

Introducción • 3POLIMODAL • Tecnología

No int e nt a mos abarcar to dos los cont e n i dos del área, sele c c i o n a mos un conjunto de ellos y elabora mo suna va r i e d ad de propuestas con la int e nción de ilus t rar difere ntes me to do logías para abord a r lo s. Si bienlas ac t i v i d ades pueden re a l i z a rse sin establecer conexión alguna ent re ellas, he mos pre s e nt ado criteriosp a ra int e r re l acionarlas y secuenc i a r l a s. Debe tene rse en cuenta que no fueron pens adas para ser lleva-das a cabo dura nte un año en particular, por lo que espera mos que usted las adecue y las distribuya at ravés del Nivel Po l i modal, de ac u e rdo con los line a m i e ntos curriculares de su jurisdicción.

En LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN se propone a los alumnos analizar diferentes procesos bajo una mi-rada sistémica centrada en las operaciones y los flujos principales. Se analizan procesos de producciónde bienes y servicios, reconociendo aspectos comunes entre procesos diferentes. En ese análisis se in-cluye una dimensión temporal que da cuenta de aquellos aspectos que se conservan a pesar de loscambios tecnológicos.

En LA PRODUCCIÓN FLEXIBLE se pro p o ne trabajar con los alumnos me d i a nte la me to do logía de "aná-lisis de casos", cuestiones re l ac i o n adas con la toma de de c i s i o nes en el diseño de pro c e s o s. Se pre-s e ntan casos re a les cent ra ndo la atención en las características de la pro d ucción flex i b le y en el ro lde las computado ras como medios para planificar, pro g ramar y cont rolar la pro d ucción en este tipode pro c e s o s.

DESCIFRAR CÓDIGOS permite el trabajo de algunas nociones sobre códigos a partir del desafío de de-tectar un mensaje secreto. Este disparador habilita luego para el trabajo sobre la diferencia entre eluso de códigos cifrados (para esconder) y el de códigos para adaptar el mensaje al sistema técnico dis-ponible (para comunicar).

En TRANSMISIÓN Y ALMACENAMIENTO DE IMÁGENES se hace referencia a la necesidad de subdividirla imagen en elementos discretos (y transformar cada elemento mediante un código). Esto posibilitaque los mismos sistemas que permiten transmitir y almacenar símbolos (codificados) puedan utilizar-se para transmitir y almacenar imágenes. El modo de trabajo propuesto incluye la presentación a losalumnos del desafío de "grabar" una imagen en un casete de audio.

CODIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓN pone de relieve algunos motivos que justifican la utilización deuna cantidad fija de bits para codificar información para su uso en comunicaciones y en informática.El modo de trabajo propone que los alumnos intenten aprovechar códigos de dos estados ("1" y "0")para codificar mensajes de longitud variable y se enfrenten al problema de la determinación del fin decada "letra" del mensaje.

La propuesta de SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES trabaja sobre la importancia de digitalizar la in-formación analógica para volverla más robusta frente a errores en la transmisión y la copia. Esto po-ne de manifiesto uno de los motivos por los cuales el concepto de señal digitalizada adquiere gran im-portancia en los sistemas de comunicaciones de hoy.

1

4 • Propuesta No 1 POLIMODAL • Tecnología

Los procesos de producción

IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓNDE OPERACIONES Y FLUJOS

Tradicionalmente, a los procesos de producción se los agrupa en tres categorías: producción prima-ria (de explotación), producción secundaria (industrial) y producción terciaria (servicios). Si bien es-ta clasificación permite diferenciar el tipo de actividad económica que se lleva a cabo en cada pro-ceso, la posibilidad de analizarlos como sistemas crea el marco para reconocer una serie de aspec-tos comunes entre procesos correspondientes a sectores productivos diferentes.

Bajo el enfoque de sistemas, todo proceso de producción puede entenderse como un conjunto or-ganizado de operaciones sobre flujos de materiales, energía o información, tendientes a convertirinsumos en productos. Las operaciones, que pueden ser de muy distinto tipo, pueden agruparse enunas pocas categorías generales tales como el transporte, la transformación o el almacenamiento.

En todo proceso es posible identificar algunaoperación y un tipo flujo que predomina sobreotro. En algunos casos esto es sencillo: en unaempresa de mudanzas lo central es el transpor-te de materiales; en una fábrica de galletitas loes la transformación de materiales y en unaempresa de comunicaciones, el transporte deinformación. En otros casos, en cambio, laidentificación no es tan obvia: ¿cuál es la ope-ración principal en una empresa de seguridadprivada? ¿Y en un servidor de Internet? ¿Sobrequé tipo de flujo opera una empresa como lade la publicidad de la imagen?

Por otro lado, es posible reconocer que las ope-raciones principales de un proceso se conser-van más allá de los cambios tecnológicos queocurren en el tiempo. Así, por ejemplo, la codi-ficación, el transporte o la conmutación sonoperaciones sobre la información necesariaspara toda empresa de telecomunicaciones deayer, de hoy y de mañana, y el registro o el pro-cesamiento de la información correspondientea los pedidos se realiza en toda empresa distri-buidora de diarios y revistas, más allá de que enlas empresas virtuales no se utilice el papel co-mo soporte.

En esta propuesta se retoma el análisis de los procesos de producción iniciado durante la EGB, y sepropone a los alumnos una mirada que, extendiéndose más allá de los contextos regionales, permi-ta identificar los flujos y las operaciones principales en diferentes tipos de procesos, tanto primarioscomo secundarios y terciarios. A partir de una primera actividad orientada a recuperar los saberesprevios de los alumnos se va planteando una serie de interrogantes con la intención de problema-tizar el análisis y de ampliar los niveles de generalización sobre los procesos de producción.

Duración estimada de la actividad: dos clases.

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Propuesta No 1 • 5POLIMODAL • Tecnología

Desarrollo de la propuestaA partir de proponerles a los alumnos que formen grupos de no más de cuatro integrantes cada uno,se reparte un periódico o una revista de actualidad a cada uno de los grupos. Mediante una prime-ra consigna se les pide que:• elijan diez publicidades,

• identifiquen cuál es el producto que se ofrece en cada una de ellas,• clasifiquen en unas pocas categorías las empresas que ofrecen esos productos, mediante algún

criterio que ellos mismos determinen.

Es posible que, en algunos casos (por ejemplo en ciertas empresas que ofrecen servicios), los alum-nos tengan dificultades para reconocer con precisión cuál es el producto. Si estas dificultades noaparecen en los ejemplos seleccionados por los alumnos, usted podrá ponerlas de manifiesto entre-gándoles algunas publicidades que previamente haya seleccionado con este fin. En las siguientesimágenes le proponemos algunas1.

ENERVIA S.A.

Transportista en Alta Tensión(500 y 220 kV)

1. Consideramos necesario advertir que, en este caso, el trabajo no se orienta al análisis del mensaje publicitario utilizadopor las empresas para comunicar las características de sus productos. Se utilizan las publicidades como un medio parapresentar a los alumnos variedad de empresas, productos y procesos. Las dificultades para reconocer y categorizar losproductos aparecen generalmente cuando éstos no son de tipo material.

a u t o t ro la u t o t ro la u t o t ro la u t o t ro la u t o t ro l

Treinta y seis años integrandosistemas y brindandoservicios postventa en las áreas de:

• Control de energía• Control de tránsito• Aplicaciones ferroviarias• Sistemas de peaje• Desarrollos especiales

Identificación y clasificación de operaciones y flujos


Luego de 20 minutos aproximadamente, puede hacer una puesta en común en la que cada grupoexponga el criterio de clasificación elegido. Entre los posibles criterios que suelen proponer losalumnos se pueden mencionar:• empresas nacionales o multinacionales,• empresas de bienes o de servicios,

• empresas de alimentos, de comunicaciones, de salud, de seguros, etc. (clasificación por tipo dedemanda que satisfacen).

En este momento puede proponer otros dos criterios (si es que éstos no fueron contemplados an-teriormente):

• empresas cuyas operaciones están vinculadas, principalmente, con flujos de energía, de materia-les o de información,

• empresas cuya operación principal es la transformación, el transporte, el almacenamiento o elcontrol de alguno de los flujos anteriores.

Los alumnos deben reorganizar los ejemplos de las empresas (tanto de bienes como de servicios)agrupándolos según estas nuevas categorías.

Para profundizar en los criterios de clasificación, usted puede llevar al aula información sobre dis-tintas empresas vinculadas con el sector energético y pedir a los alumnos que reconozcan, en cadacaso, cuál es la operación principal de esa empresa. Los alumnos reconocerán que algunas se ocu-pan de la transformación, otras del transporte y la distribución, y que existen también organizacio-nes que controlan esos servicios.

H I D R O S I E M B R ALa solución instantánea a los problemas de ero s i ó n

y tratamiento de grandes superf i c i e s


Es importante que los alumnos reconozcan que, si bien el objetivo de la empresa es transportar in-formación, el papel (como soporte elegido) convierte al proceso en un proceso sobre materiales. Eneste caso, además, será conveniente analizar las operaciones que se realizan sobre la información. Acontinuación podrá repetir el análisis para una empresa servidora de correo electrónico.

Con la intención de que los alumnos reconozcan que una misma demanda pueda ser resuelta me-diante empresas de servicios y empresas de bienes materiales, puede ser interesante proponerles elanálisis comparativo entre una empresa que ofrece un servicio de control de acceso de personas yotra que produce sistemas automáticos para tal fin (sensores, tarjetas magnéticas, barreras automá-ticas, etc.).

Para poner de relevancia la idea de información como producto, pueden plantearse a los alumnoslas siguientes preguntas: ¿De qué tipo de flujo es el producto de las empresas discográficas? ¿Cuáles la operación principal en una empresa de software? ¿Cuál es el producto de una empresa que sededica a vender franquicias? ¿Cuál es la operación principal de una empresa encuestadora?

Para finalizar los alumnos deben analizar las empresas de su región, identificando cuál es el flujoprincipal del proceso y cuál es el tipo de operación que se realiza sobre él. Así, mediante una mira-da sistémica, reconocerán ciertos aspectos comunes entre procesos diferentes, más allá de que lasempresas ofrezcan productos o servicios, o que posean o no un nivel de tecnificación u organiza-ción avanzado.

Recomendaciones bibliográficasSolanas, Ricardo. Producción. Ediciones Interoceánicas, Buenos Aires, 1999.

Buch, Tomás. Sistemas tecnológicos. Aique, Buenos Aires, 1999.

Con la intención de que los alumnos reconozcan que a pesar de los cambios tecnológicos las ope-raciones principales de los procesos se mantienen, puede proponerles analizar comparativamentelos procesos correspondientes a una empresa de correo postal y a otra que sea servidora de correoelectrónico. Para ambos procesos pueden plantearse las siguientes preguntas:

¿Una empresa de correos transporta materiales o información? ¿Cuáles son los insumos del proce-so? ¿Qué operaciones es necesario realizar sobre esos insumos? Puede pedirse a los alumnos la rea-lización de un diagrama que muestre las operaciones principales del proceso.

8 • Propuesta N o 2 POLIMODAL • Tecnología

2 La producción flexible

Forja Tornos Taladros Soldadura Pulido Inspección

Taladros Soldadura Tratamiento Pulido G a l va n o p l a s t í a Inspeccióntérmico

DEPARTAMENTO DE PRODUCTO “A”

DEPARTAMENTO DE PRODUCTO “B”

TOMANDO DECISIONESEN EL DISEÑO DE PROCESOS

Entre los criterios que predominan actualmente para el diseño de procesos se encuentran aquellosorientados a lograr que la producción pueda ajustarse (en la medida de lo posible) a los requeri-mientos de la demanda. Los esfuerzos por lograr sistemas de producción flexibles impulsaron la in-corporación de las nuevas tecnologías de la información a los procesos de fabricación. Actualmen-te, la utilización de sistemas automáticos programables permite modificar procesos para respondera los cambios en las características o las cantidades de los productos a fabricar.

El diseño de sistemas de producción flexibles involucra una serie de decisiones relacionadas, entreotras, con la ubicación de los distintos sectores en las fábricas (layout), el tipo de equipamiento ne-cesario, los volúmenes de materias primas y de productos terminados para almacenar y la capaci-tación del personal necesario. Por otro lado, en los casos en que se hace necesario elaborar grandesvolúmenes de productos estandarizados, diseñar un sistema de producción flexible puede no ser lamejor alternativa.

Mediante esta propuesta se pretende que los alumnos, mediante una metodología de "análisis decasos", conozcan una serie de criterios y estrategias que guían la toma de decisiones en el diseñode procesos de producción. Se centra la atención en las características de la producción flexible y seanaliza el rol de la computadora como medio para planificar, programar y controlar la producciónen este tipo de procesos.

Duración estimada de la actividad: tres clases.

Desarrollo de la propuestaSe propone comenzar presentando a los alumnos la descripción de la siguiente situación, relaciona-da con la toma de decisiones en contextos de producción reales.

El gerente de una fábrica de piezas de metal tiene que tomar decisiones relacionadas con el diseño dela planta de producción. Le han presentado dos propuestas.


DEPARTAMENTODE FORJA

DEPARTAMENTODE TORNOS

DEPARTAMENTODE TALADROS

DEPARTAMENTODE PULIDOS

DEPARTAMENTODE INSPECCIÓN

DEPARTAMENTODE TRATAMIENTO

TÉRMICO

D E PA R TA M E N TOD E

GALVANOPLASTÍA

D E PA R TA M E N TOD E SOLDADURA

Luego de analizar cada una de las alternativas, el gerente decide optar por la segunda.

A continuación usted puede pedir a los alumnos que realicen un análisis de ambas alternativas yque elaboren un informe en el que se incluyan las ventajas y las desventajas de cada una de ellas.A partir de este análisis, deben justificar si la decisión del gerente fue la más adecuada.

Para realizar el análisis los alumnos tienen que, en primer lugar, comprender la información que serepresenta en cada una de las imágenes anteriores; a tal fin puede pedirles que las describan.

Para la primera alternativa los alumnos deben notar que se proponen dos líneas de producción, unapara el producto A y otra para el producto B. En cada línea las máquinas se ubican de acuerdo conel orden en que se deben realizar las operaciones necesarias para elaborar el producto correspon-diente. En la segunda alternativa, en cambio, las máquinas se agrupan por sectores (en cada sectorse ubican las máquinas que cumplen la misma función) y los materiales van pasando de un sectora otro de acuerdo con el tipo de producto que se desea elaborar.

A partir de aquí, para orientar la comparación entre ambas alternativas, puede proponer las siguien-tes variables de análisis:• costo del manejo de materiales;

• coordinación del proceso de producción;• tiempo del ciclo de producción;• planificación, programación, seguimiento y control de la producción.

Los alumnos podrán reconocer que, mediante la primera alternativa, se logra:

• reducir los costos del manejo de materiales, ya que los traslados son menores; • mayor coordinación del proceso, pues las máquinas están dispuestas según la secuencia de ope-

raciones a realizar;• reducir el tiempo del ciclo total de producción al evitarse las demoras entre procesos;

• una mayor simplicidad en la planificación, la programación, el seguimiento y el control.

Usted puede cerrar la clase retomando el caso del gerente y preguntando a los alumnos por qué ra-zón, entonces, el gerente habrá elegido la segunda alternativa.

En la clase siguiente, con la intención de orientar a los alumnos a encontrar posibles criterios quejustifiquen la elección de la segunda alternativa por parte del gerente, puede agregar más informa-ción al caso presentado:


Tomando decisiones en el diseño de procesos

El gerente desea que su planta trabaje por pedidos, es decir que los productos se elaboren de acuerdocon especificaciones definidas por los clientes. Necesita que su planta produzca lotes reducidos de pro-ductos diversos, adaptándose a los requerimientos del mercado.

Para orientarlos en la búsqueda de los criterios puede plantear los siguientes interrogantes:

¿Cuál de las dos alternativas permite responder más fácilmente a una baja notable en la deman-da del producto A y una suba en la correspondiente al producto B? ¿Qué ocurre con la primera al-ternativa si se desea producir un producto C, para el cual la secuencia de operaciones no coincidecon la de los productos A o B?

Los alumnos podrán reconocer que la segunda alternativa presenta un diseño más flexible porquepermite seleccionar, de acuerdo con el tipo de pieza a producir, cuáles máquinas se van a utilizar yel orden en que se realizarán las operaciones. La primera, alternativa, que presenta un diseño másrígido, se justifica cuando se van a producir grandes volúmenes de productos estandarizados.

Como cierre, sugerimos resumir las características generales de lo que se da en llamar sistemas dep roducción flexible señalando que, en estos casos, la distribución de los equipos se hace siguien-do un criterio funcional, a diferencia de los sistemas de producción más rígidos en los se utiliza ellayout en línea o por producto.

En la clase que sigue, para profundizar en las características de la producción flexible, puede pre-sentar a los alumnos información más detallada sobre este tipo de procesos. En particular, a partirde reconocer que la flexibilidad se logra a expensas de una mayor complejidad en las etapas de pla-nificación y control de los procesos, puede analizarse el rol de las computadoras como herramien-tas indispensables para optimizar los procesos flexibles.

Con esta intención usted puede presentar el siguiente proceso, en el que se utiliza una computado-ra para controlar cada máquina y una computadora central que coordina todo el proceso.

Una empresa fabrica piezas de metal me d i a nte una secuencia de operac i o nes tales como el corte, el talad rado, el fre s ado, elp u l i do o el to r ne ado. Las máquinas a utilizar y el orden en que se realizan las operac i o nes se modifican de ac u e rdo con eltipo de pieza a pro d uc i r. En la imagen de la página siguiente se ilus t ra una de las posibles secuencias de operac i o ne s.

El sistema está formado por un conjunto de máquinas automáticas, cada una de las cuales posee una computadora quela controla. Una computadora central recibe la información correspondiente al tipo de pieza a producir y la cantidad deunidades necesarias y, en base a datos que tiene almacenados en su memoria, "decide" qué maquinas deben utilizarse yqué debe hacer cada una de ellas. Una vez determinada la secuencia de operaciones, la computadora central envía a ca-da una de las computadoras los programas que deben seguir las respectivas máquinas. Mediante una cinta transportado-ra se llevan las piezas de una máquina a la siguiente.La versatilidad de las máquinas-herramientas utilizadas permite que el sistema de producción de esta empresa sea flexi-ble, pudiéndose elaborar una amplia gama de productos en cantidades relativamente pequeñas, sin necesidad de mante-ner grandes inventarios. La información correspondiente a las características particulares de cada una de las piezas ma-nufacturadas por la empresa (tamaño, forma, volumen, materiales) y a su proceso de fabricación (tiempo necesario parapreparar la máquina, secuencia de máquinas empleadas, etc.) se halla almacenada y clasificada. En caso de ser necesarioelaborar una nueva pieza, se analiza la información almacenada, se selecciona aquella correspondiente a una pieza concaracterísticas parecidas, se especifica qué parte del proceso se repetirá y qué cosas deben cambiarse, y entonces se al-macena la información correspondiente a esta nueva pieza.Cuando la empresa necesita elaborar un producto formado por varias piezas prevé la demanda de cada elemento en elproceso de manufactura en un momento dado con ayuda de herramientas informáticas. Con la información precisa acer-ca de las piezas que se necesitan en cada etapa del montaje y del tiempo necesario para fabricar cada pieza (incluyendoel invertido en trabajarla, habilitar la máquina, trasladar la pieza de una operación a la siguiente y los retrasos en espe-ra de que se la procese en cada punto) se realiza la planificación del personal, los materiales, el tiempo de máquinas yotros recursos que intervienen, extrapolando a partir de la fecha de entrega del producto. Se evita así la necesidad demantener un almacén de partes ante la incertidumbre en la demanda de las piezas: cada pieza puede producirse justoantes de que se la necesite.

Luego de que los alumnos lean la información presentada puede pedirles que analicen el rol de lacomputadora central. Para que comprendan por qué la necesidad de procesos flexibles impulsó laincorporación de las nuevas tecnologías de la información a los procesos de fabricación, puede serútil proponerles que piensen qué ocurriría si el rol de la computadora central lo tuviesen que cum-plir personas: ¿cuáles serían las operaciones que esas personas deberían realizar?

Podría cerrarse solicitando un diagrama de bloques del sistema de la figura en el que se vean losflujos de materia, energía e información.

Recomendaciones bibliográficas

Solanas, Ricardo. Producción. Ediciones Interoceánicas, Buenos Aires, 1999.Revista Investigación y Ciencia No 74, 1982.


MINIORDENADOR

1

87

5

6

4

3

2

CARGA

LAVADO

PERFORADOR VERTICAL

MICROORDENADOR

DESCARGA

INSPECCIÓN

TALADRADORA

ESMERILADORA

TORNO


Descifrar códigos

CÓDIGOS PARA ESCONDERY CÓDIGOS PARA COMUNICAR

La siguiente propuesta de trabajo está pensada para introducir el tema de códigos desde una pers p e c t i-va que los relacione con dos aplicaciones fundamentales: el cifrado y la comunicación de información.

Para que los sistemas técnicos puedan manipular la información es necesario codificarla. Esta ope-ración provoca un cambio en la forma en que la información se presenta. Así, codificar es transfor-mar la manera de representar la información con alguna intención. El código es la relación que exis-te entre los elementos de mensaje que se quieran transmitir (letras, por ejemplo) y los elementosque se van a utilizar para confeccionar el mensaje codificado (esto es, transformado). Los códigospueden ser utilizados para esconder información o para adaptar lo que se necesita comunicar a loque el sistema técnico utilizado es capaz de hacer.

Las computadoras son un ejemplo del uso de códigos para adaptar. Sólo pueden operar en base acombinaciones de dos estados elementales (anotados como "0" y "1"). Éste es el modo utilizado pa-ra representar internamente la información con la que operan, representando todo dato y toda ins-trucción como combinaciones de estos dos símbolos.

Los sistemas de cifrado, cuya función es esconder información, utilizan códigos que deben resultardesconocidos y difíciles de detectar. La criptografía estudia este tipo de códigos.

Proponemos introducir a los alumnos en el tema de los códigos a partir de un disparador sobre men-sajes ocultos. La intención es que el planteo comience con un mensaje sobre un tesoro escondidoque ellos deben descifrar, obteniendo con esta tarea elementos para dar significado y riqueza a lasnociones de código, mensaje, así como a descifrar y decodificar la información. Al finalizar se trans-ponen estas nociones hacia la representación de información mediante un código binario.

Pretendemos que estas ideas les permitan comprender que:

• los códigos transforman la información para esconderla o adaptarla relacionando cada elemen-to del mensaje original con un elemento del mensaje codificado;

• decodificar un mensaje es retransformarlo (para que recupere su forma original) mediante laaplicación de un código conocido;

• d e s c i f rar un mensaje es un procedimiento cercano a la investigación que re q u i e re primero encon-t rar o deducir un código (desconocido en principio) para luego poder decodificar el mensaje.

Duración estimada de la actividad: tres a cuatro clases.

Desarrollo de la propuestaProponemos comenzar el trabajo con lo que los alumnos sepan o deseen saber sobre "mensajes se-cretos". Una serie de preguntas puede permitir que expresen sus ideas previas sobre el tema. ¿Cuáles la intención del que genera el mensaje? ¿Cómo se asegura de que nadie más que el destinatariopueda leerlo? Algunos alumnos podrán considerar, como primera idea de mensaje secreto, los men-sajes que no pueden verse (con tinta invisible, extremadamente pequeños o camuflados). El traba-jo con las preguntas debería poner de manifiesto que existen mensajes que uno puede ver sin serpor ello capaz de descifrarlos.

Edgar Alan Poe, en "El escarabajo de oro", muestra un mensaje cifrado de un pirata (imaginario) indican-do el modo de acceder a un tesoro escondido. El cuento menciona que en cada idioma las fre c u e n c i a s

3

E A O S N R I L D T C U M P B G Q F V H Y X J Z Ñ K W0

2

4

6

8

10

12

14


1. En un texto corto, estos resultados son sólo aproximados.2. Para facilitar la actividad, se trabaja con un símbolo que represente a cada letra y sólo con mayúsculas (evitando los

acentos para otorgar el mismo símbolo a una vocal y a su versión acentuada).3. Más palabras darán resultados más exactos, pero puede resultar muy aburrido.4. En el caso de que se disponga de computadoras para el trabajo de los alumnos, la actividad puede adaptarse para apro-

vechar las facilidades de un procesador de textos al realizar estas funciones. Al final del texto de esta propuesta pue-den hallarse recomendaciones sobre cómo utilizar las funciones de un procesador de textos típico (como el Word) pa-ra contar símbolos, letras y palabras.

Luego, los alumnos deben utilizar esta información para reemplazar los símbolos más frecuentes enel mensaje secreto por las letras que más aparecen en castellano. Esto dará como resultado un men-saje con algunas letras probables, insertadas en medio de algunos símbolos desconocidos.

En este momento, el docente puede plantear una discusión grupal para llevar la atención de losalumnos a notar que algunas letras se repiten más que otras en cualquier texto castellano. Se lespuede pedir que investiguen el tema de la regularidad de algunas letras (las vocales, por ejemplo)en los mensajes escritos para determinar si se trata de algo más o menos constante, independien-temente del texto. Para eso se le entregará a cada grupo de alumnos un texto diferente de alrede-dor de quinientas palabras cada uno3. Se debe sugerir que, al contar, ignoren los acentos. Cuandocomparen resultados entre los distintos grupos podrán notar que obtienen resultados muy simila-res (pero no exactamente idénticos). Si el tiempo que puede dedicarse al tema es poco, puede en-tregarse a los alumnos este diagrama con las frecuencias de las letras4.

de aparición de las letras tienden a mantenerse constantes. Así, en castellano la "e" es la letra más fre-cuente (13,5% de todas las letras de un texto suficientemente larg o )1, seguida muy de cerca por la "a".

Proponemos entregar a los alumnos un texto cifrado del que ellos deben extraer el mensaje oculto.Esta tarea podría parecer imposible, a menos que los alumnos caigan en la cuenta de que las letrasque más aparecen en un texto castellano son las mismas2.

Fuente: Revista Investigación y Ciencia, Nº 147, diciembre, 1998.

Códigos para esconder y códigos para comunicar


A partir de aquí los alumnos deben resolver el texto como un problema de ingenio. Si el docente ob-serva que algún grupo tiene dificultades puede brindarle ayuda sugiriendo, por ejemplo, observarlas palabras cortas o decir que cree probable que el mensaje contenga la palabra "tesoro".

Puede darle un cierre al tema de códigos para esconder (códigos cifrados) mediante una puesta encomún sobre algunas características de lo realizado. ¿Por qué pudieron descifrar el mensaje? ¿Quécosas sabían o suponían? (Que el mensaje estaba en castellano, que a cada símbolo le corre s p o n-de una letra, que los espacios en blanco entre letras se re s p e t a ron como espacios y no medianteun símbolo...) ¿Resulta posible descifrar mensajes en los que no sepamos estas cosas? ¿Cómo sehabrán podido descifrar los jeroglíficos egipcios? ¿Cómo podría descifra rse un mensaje supuesta-mente extra t e r re s t re ?

A esta altura del trabajo, se les puede pedir que realicen una investigación sobre algunos de estospuntos y que intenten encontrar cómo fueron descifrados los jeroglíficos. La intención es que lle-guen a notar que éstos se suponían prácticamente "indescifrables" hasta que se halló la piedra Ro-setta. En esta piedra había un mismo mensaje escrito en tres idiomas diferentes, dos de los cualesya eran conocidos, lo que permitió descifrarlos. En el caso particular de los jeroglíficos no hay unaasociación uno a uno entre los símbolos de cada uno de los idiomas con los que se lo comparó, loque significó una mayor complejidad al descifrarlos.

Códigos binariosPa ra que los alumnos relacionen su trabajo de descifrar códigos con el de decodifica-ción de códigos binarios, les pro p o n d remos tomar, durante unos momentos, el papelde alguien que debe "descifrar" los "jeroglíficos" utilizados al codificar informaciónp a ra las computadoras (un imaginario arqueólogo del futuro) a partir de algo similara una "piedra Rosetta" tecnológica (tabla). Deben encontrar la relación entre cada le-t ra del alfabeto y sus versiones numéricas en formato decimal y binario.

Texto original Cifrado (ASCII decimal) Cifrado (ASCII binario)

EL ABECEDARIO 69 76 32 65 66 69 68 65 01000101 01001100 00100000 0100000182 73 79 01000010 01000101 01000011 01000101

01000100 01000001 01010010 0100100101001111

(Hallar el mensaje) (Hallar el mensaje) 01000100 01000001 01000100 01001111

NOTA 1: el espacio en blanco tiene un código relacionado (es el número 32 = 00100000).NOTA 2: el mensaje que hay que hallar es DADO (y la secuencia 68, 65, 68, 79).

El código que deben hallar los alumnos aquí es el que se utiliza para codificar las letras y operar conellas en las computadoras (conocido como código ASCII, que se pronuncia "áski" y corresponde aunir las iniciales de la asociación que generó la propuesta). La idea es que detecten que, para este

CAMINE HASTA EL GRAN ARBOL QUE SE VE DESDE EL PRIMER MONTE.EN LA SEPTIMA RAMA IZQUIERDA HAY UNA CALAVERA. DEJE CAER UNPESO CUALQUIERA SUSPENDIDO DE UN HILO A TRAVES DEL OJOIZQUIERDO DEL CRANEO. BAJO ESE LUGAR SE ENCUENTRA EL TESORO.

Mensaje en proceso de descifrado


código, la letra A equivale al número 65 y al número 65 en binario de 8 bits (01000001), la B al nú-mero 66 (y al binario equivalente), y así siguiendo en el orden del alfabeto (salteando la Ñ que noexiste en inglés).5

En este caso, el trabajo de los alumnos consiste en descubrir esta relación a partir de la tabla que eldocente le entregará; en ella, el mensaje se encuentra representado en tres formas distintas de co-dificación. La primera corresponde al texto en español, la segunda al número decimal equivalente asu representación en ASCII, y la tercera al numero binario ASCII.

Luego de hallar esta relación, se les pide que completen el segundo mensaje de la tabla en la quesólo dispondrán de la versión binaria.

Cómo cierre de todo el trabajo se puede solicitar a los alumnos un intento de organización de lasideas expuestas antes (quizá como un mapa conceptual) en el que aparezcan ciertas nociones comocódigo, codificación, decodificación, cifrado, descifrado, mensaje y otras de las nociones tra b a j a d a s.

Sugerencias para trabajar con la computadora

Para este trabajo pueden utilizar las dos ayudas que indicamos a continuación:• El sistema Windows trae una calc u l ado ra que permite convertir de binario a decimal y viceve rsa. En el Windows 95 y

p o s t e r i o res puede enc o nt ra rse en Inicio/ Pro g ramas/ Accesorios/ Calc u l ado ra (o Start/Pro g ra ms / Ac c e s o r i e s / C a lc u l a-tor). A partir del menú "Ver" puede ele g i rse la ve rsión de calc u l ado ra científica y allí realizar conve rs i o nes ent re da-to s, ent re decimal y binario. Al colocar un núme ro decimal y cambiar la selección de "dec" a "bin" se realizará auto-m á t i c a me nte la conve rsión del núme ro .

• Los alumnos pueden probar sus hipótesis numéricas sobre alg u nos códigos ASCII con la computado ra en forma dire c t a .Si mant e n i e ndo pre s i o n ada la tecla [Alt] pre s i o no el 6, luego el 5 y suelto la tecla [Alt], se podrá observar que la com-p u t ado ra actuará escribiendo la le t ra A (que corre s p o nde al núme ro 65).

Recomendaciones para textos más extensos

En caso de contar con computadoras que puedan ser utilizadas por los alumnos, la actividad se enriquecerá ya que estetrabajo puede realizarse sobre textos de mayor extensión logrando con eso valores de frecuencia más parecidos entre sí,aunque el trabajo de cada grupo sea sobre textos diferentes. Muchos procesadores de texto cuentan con la función de"buscar y reemplazar" un símbolo, una letra o un texto determinado; esta función suele informarnos de la cantidad dereemplazos efectuados.El proceso para contar los símbolos dentro de un texto puede ser el siguiente: Marcar con el mouse un símbolo como para copiarlo.Abrir la ve ntana de "búsqueda y reemplazo" (Search and Re p l ace en ve rs i o nes en inglés) y "pegarlo" en el espacio del tex-to a buscar (con la combinación de teclas [Ctrl]+V). Ir al lugar do nde va el tex to que reemplazará al anterior y "pegar" elm i s mo símbolo (re p i t i e ndo [Ctrl]+V). Esta estrategia, que en principio podría parecer ex t raña, ya que el pro g rama busca es-te símbolo y lo reemplaza por ese mismo símbolo, la estamos utilizando en re a l i d ad para que el pro g rama nos info r me so-b re la cant i d ad de reemplazos efectuados y de esta mane ra saber cuántos de estos símbolos hay en este tex to codificado .El procesador de textos puede proveer, además, de otras funciones como el conteo de la cantidad de palabras o de carac-teres sin espacios que tiene el texto, lo que facilita el cálculo de las frecuencias de las letras.El mensaje en código sobre el tesoro escondido fue generado escribiendo el texto en un procesador y modificando luegoel tipo de fuente de letra utilizado para presentar diferentes símbolos (en este caso se utilizó la fuente Wingdings queviene con el Word).

Búsquedas sugeridas en Internet

• "piedra Rosetta" ("Rosetta stone"),• Champollion, • jeroglíficos (hieroglyphs), • "proyecto SETI" o también "Search for ExtraTerrestrial Intelligence" (se trata del proyecto de búsqueda de mensajes

de radiofrecuencia inteligentes, la película de cine "Contacto" de Carl Sagan toma como protagonista a una investi-gadora que forma parte de este proyecto),

• "Mensajes cifrados", • "Máquina Enigma" (la máquina utilizada por los alemanes durante la Segunda Guerra Mundial para cifrar mensajes de

guerra).

5 . A la letra ñ le corresponde el código 168 (fuera de esta regla) debido a que el código fue creado para el idioma inglésy extendido posteriormente para incluir letras y símbolos de otros idiomas (entre éstas están también las vocalesa c e n t u a d a s ) .


4 Transmisión y almacenamiento de imágenes

CÓDIGOS PARA ALMACENAR IMÁGENESLas imágenes forman –evidentemente– un tipo de información al que la sociedad entera atribuyegran importancia. De este modo, los procesos necesarios, tanto para almacenar imágenes como pa-ra lograr que sean recibidas a distancia, han dado lugar a una demanda específica: en particular, seha requerido aprovechar los sistemas de transmisión existentes y utilizarlos para transportar, a tra-vés de ellos, las imágenes. Pero, ¿cómo es posible lograr que una imagen pase a través de un cable?En realidad no es la imagen misma la que pasa por el cable sino la información necesaria para "re-construirla". Cuando se ha captado esta idea, el problema se centra en hallar una manera de codi-ficar la información que pueda describir la imagen de un modo tal que pueda ser reconstruida enel lugar de recepción.

Se propone aquí que, partiendo de imágenes de baja resolución, los alumnos puedan idear modosde "transmitirlas" a través de un cable o de "grabarlas" en un grabador de casetes de audio. Esta pro-puesta pretende actuar de disparador para que luego, sobre la base de lo trabajado, pueda discutir-se el modo en que trabaja un fax, la posibilidad de comunicación entre computadoras utilizando unmódem telefónico o el modo en que se reciben las imágenes enviadas por el telescopio Hubble quese encuentra orbitando la Tierra.

Duración estimada de la actividad: tres a cuatro clases.

Desarrollo de la propuestaSugerimos comenzar por una situación problemática que ponga en juego las variables del proble-ma. Podría preguntarse a los alumnos si creen posible que alguien guarde una imagen en un case-te de audio1. Ante la presumible respuesta negativa se les indicará que eso es lo que ellos van a te-ner que resolver. Si el docente lo considera necesario, puede situar el problema en un escenario quelo vuelva comprensible y creíble.

Podría partir de la descripción de una situación simulada de una historia de espías en la que se de-sea guardar un dibujo de una manera que no sea reconocida si cayera en manos de personas no au-torizadas. Podría argumentarse que la solución demandada se basa en que nadie esperaría encon-trar una imagen guardada en un grabador. Los alumnos tendrán que idear una manera de almace-nar una imagen de modo que pueda grabarse en un casete de audio.

El sistema que ellos desarrollen será puesto a prueba para ver si efectivamente funciona, dividiendo alos alumnos en grupos y entregando a cada uno de ellos una imagen modelo. Habrá que disponer deun grabador y un casete y utilizar cualquier tipo de elementos (silbatos, matracas u otros elementosg e n e ra d o res de sonidos, incluyendo la propia voz). Pa ra realizar la grabación, cada grupo tendrá untiempo que fijará el docente según crea suficiente. Luego se pasa el casete grabado a otro grupo pa-ra que lo escuche y a partir de allí sus integrantes tendrán que reconstruir la imagen. El segundo gru-po sólo podrá recibir del primero el sonido grabado. Antes de saber cuál es la imagen a gra b a r, habránde ponerse de acuerdo en el modo en que deben interpre t a rse los sonidos o las indicaciones gra b a d a s.Pa ra eso el docente entregará a los grupos un par de imágenes de ejemplo de modo que puedan po-ner a punto las soluciones que propongan. Recuerde aclarar a los alumnos que la actividad resulta mási n t e resante si se proponen diferentes maneras de solucionar el pro b l e m a .

1. Si algún alumno dice que cree que grabar imágenes como sonido es posible, podrá alterarse la secuencia solicitándoleque describa el proceso que él imagina.


El docente debe aceptar como válida cualquier solución, por extraña que parezca, que sea capaz desuperar la prueba indicada. Estas soluciones podrán incluir descripciones verbales sobre el dibujo,indicaciones en negro de los cuadros basados en un sistema como el del juego de "La batalla naval",indicaciones sobre el lugar en el que se encuentran los puntos negros solamente, o cualquier otromodo, siempre que el resultado final pueda compararse punto a punto con la imagen original. Nodeben aceptarse como válidos los resultados vagos y sólo aproximados.

Luego se hará una puesta en común discutiendo las ventajas y desventajas de cada uno de los pro-cedimientos creados por los distintos grupos, para ver si es posible realizar mejoras a la propuestade cada uno referidos a la velocidad de recuperación de la imagen grabada, posibilidad de error yotras características que los grupos estimen pertinentes.

Finalizado este trabajo se discute con ellos la posibilidad de utilizar los métodos que han ideado pa-ra comunicar imágenes a través del teléfono.

Se les indicará entonces que para terminar la actividad deben ocupar la vereda opuesta en esta his-toria de espías. Se pondrán en el lugar de quien encuentra un casete grabado con una imagen des-conocida y debe reconstruir la imagen en base a la información grabada. Para llevar adelante el tra-bajo, el docente debería preparar previamente un casete en el que esté grabada una imagen (porejemplo alguna de las usadas anteriormente) utilizando dos sonidos diferentes (pueden obtenersegolpeando dos vasos de vidrio con distinta cantidad de agua). Un sonido se representa con un cua-drado blanco y otro se representa con un cuadrado negro. Los sonidos se graban siguiendo la se-cuencia de izquierda a derecha de la primera fila, para pasar a una nueva secuencia de izquierda aderecha de la segunda fila, y así hasta terminar. Se indica a los alumnos que esta secuencia repre-senta algunas de las imágenes utilizadas. El docente, en principio, no debe contar el proceso de gra-bación de esta imagen, para que los alumnos intenten descubrirlo.

Códigos para almacenar imágenes


Para cerrar el tema, se les indica que el fax es un sistema que convierte las imágenes para que pue-dan ser enviadas a través de la línea telefónica. Cómo el teléfono es un aparato capaz de transmi-tir sonidos, se utiliza un código que por cada punto blanco emite un sonido y por cada punto ne-gro otro diferente; ésta es la causa principal de los sonidos que se producen al enviar un fax. Seagregan, además, unos sonidos al comienzo y al final de la transmisión que contienen informaciónnecesaria para establecer la comunicación y realizar determinados ajustes.

Para finalizar se les puede mostrar la imagen enviada en 1974 por el telescopio de Arecibo (PuertoRico). Esta imagen fue transmitida con una frecuencia de radio (de 2380 MHz) para representar el"0" y una frecuencia cercana para representar el "1". La velocidad del envío fue de 10 caracteres porsegundo. Era una imagen que conformaba un mensaje de prueba del radiotelescopio/radiotransmi-sor de Arecibo, algo así como una presentación de la humanidad a una potencial inteligencia extra-terrestre que pudiese recibir y decodificar el mensaje. El conocido astrónomo Carl Sagan (creador dela serie Cosmos de documentales para televisión) describe este mensaje de inauguración en su libroMurmullos de la Tierra. El mensaje interestelar del Voyager (Planeta, España, 1978).

2. La palabra pixel viene de picture cell, que en inglés significa “componente mínimo de imagen”.

IMAGEN A IMAGEN B

Por último, se les dirá que se disponen de más cintas con imágenes grabadas. Pero para evitar pér-didas de tiempo, alguien ya se encargó de transcribirlas al papel, para que ellos, que ya parecen es-pecialistas en decodificar imágenes, hagan el trabajo. Se les entrega entonces la secuencia de unosy ceros indicados en las tablas que siguen (cada docente puede elegir presentarles la tabla ordena-da como se muestra o sólo como secuencia ininterrumpida) y pedirles que encuentren las imágenesde 16 x 16 píxeles2 (en este caso representado por cuadraditos) que contienen.


Si a los alumnos les resulta interesante, se les puede proponer que busquen información en Inter-net para completar este tema y otros relacionados con él.

Sugerencias para orientar la búsqueda en Internet

• El observatorio de Arecibo tiene una página en Internet: http://www.naic.edu/bigtable.htm. Allíaparecen algunos textos en inglés y otros en castellano.

• El proyecto SETI tiene una página en la que propone a cualquier persona que disponga de Internetque done tiempo de cómputo bajando información del radiotelescopio de Arecibo, pro c e s á n d o l aen los momentos en que el procesador no se encuentra ocupado y devolviéndola para su estudio. La dirección en Internet es h t t p : / / w w w. s e t i a t h o m e . s s l . b e r k e l e y. e d u / h o m e _ s p a n i s h . h t m l. Allí, ladescripción está en español.

• Además se les puede pedir que busquen información sobre el telescopio orbital Hubble y quebusquen imágenes enviadas por este telescopio. (Sugerimos buscar “Hubble” y “Telescopio”.)

Mensaje de Arecibo de noviembre de 1974.En: Carl Sagan y otros. Murmullos de la tierra.

El mensaje interestelar del Voyager. Planeta, España, 1978.


5 Codificación de la información

CÓDIGOS BINARIOS DE LONGITUD FIJAEl proceso de codificación corresponde al de "traducir" un modo de representación de informaciónen otro modo. Así, al utilizar códigos para transmitir la información a distancia, una letra se tradu-ce en una serie de puntos y rayas, o de unos y ceros, o luces prendidas y apagadas. Una vez que lainformación codificada llega a destino, se la decodifica. Esto es, se la vuelve a convertir para que re-cupere su forma original.

En la actualidad, la mayoría de los códigos utilizados en las nuevas tecnologías de la información yde las comunicaciones poseen una cantidad fija (o múltiplos de esa cantidad fija) de dígitos bina-rios, cada uno de los cuales corresponde a un bit (binary digit, dígito binario en inglés). Esto no su-cede con todos los códigos. Uno de los más conocidos debido a su frecuente aparición en enciclo-pedias y textos de diverso tipo es el código Morse, hoy prácticamente en desuso. Este código tieneuna longitud variable y en realidad, contrariamente a lo que aparenta, no es un código binario sinoternario. Posee tres elementos que son el pulso largo, el pulso corto y el espacio.

Cuando se codifica información en computadoras se dispone solamente de dos símbolos ("0" y "1")y no existe nada equivalente a un espacio. Esto obliga a definir modos de determinar cuándo fina-liza una "letra" del mensaje y cuándo comienza la siguiente. Un modo de solucionar este problemaes normalizar los códigos para que tengan longitud fija. Éste es el motivo por el que se trabaja congrupos de bits de longitud preacordada. El uso extendido de esta solución ha llevado a darle nom-bre a una agrupación típica que es el byte, que se pronuncia "báit", y corresponde al grupo de 8 bits.

Para que un código sea válido es necesario que la decodificación tenga una única interpretación.Sobre este último punto es que se propone un trabajo con los alumnos.

La primera parte puede realizarse en cualquier aula, mientras que la segunda (de carácter opcionalo complementario) requiere del uso de computadoras.

Pensamos esta propuesta con el fin de que los alumnos:

• traduzcan información mediante el uso de códigos.• reconstruyan partes del proceso de creación de códigos.• identifiquen características que permitan que un código pueda ser decodificado.

• descubran y comprendan algunas necesidades de orden técnico que llevan a codificar la infor-mación en grupos de longitud fija.

Duración estimada de la actividad: dos a tres clases.

Desarrollo de la propuesta1. Se organizan grupos de al menos tres alumnos cada uno y se los prové de dos fichas o tarjetas

en blanco y un cuaderno. Se les propone que codifiquen, en una de las fichas, un mensaje de po-cas palabras (tres o cuatro) utilizando como referencia el código Morse, adaptando las rayas co-mo unos y los puntos como ceros, y separando cada letra mediante un espacio. Luego, se pro-pone que cada alumno le pase su mensaje a un compañero (por ejemplo, al de la derecha) y quea su vez reciba un mensaje codificado cuyo contenido desconoce. Cada alumno debe decodifi-car el mensaje que recibió y escribirlo en una hoja propia. El docente puede entregarles una ta-bla con el código Morse o pedirles a ellos que la busquen en textos o enciclopedias.

Por ejemplo, si el mensaje es "EN CLAVE", quedaría "0 10 1010 0100 01 0001 0".


2. Se sugiere hacer notar aquí que el Morse es considerado por algunas personas como un códigode tres símbolos y no de dos: punto, raya y espacio. Así puede promoverse una breve discusiónen el grupo para que cada uno argumente sobre el sentido y la razonabilidad de esta afirmación.

3 Se propone luego que cada alumno tome la tarjeta que recibió y haga una copia en otra tarjetapero salteando los espacios en blanco que separan una letra de la siguiente. Luego pasará la nue-va tarjeta a otro compañero para que intente decodificarla, lo que provocará grandes dificulta-des de interpretación. Puede ponerse esto en evidencia pidiendo que comparen los resultados dela interpretación del mensaje con espacios y sin espacios.

Por ejemplo, el mensaje anterior "0101010 010 0 010 0 010" podría ser interpretado como"0;10;1010;0100;01;0001;0" (EN CLAVE), o como "01;0;10;1;0010;0;0100;010" (AENTFELR), o demuchas otras formas posibles.

4. Se pide entonces a los alumnos que encuentren una solución creando un nuevo código quepermita codificar frases utilizando ceros o unos sin espacios que los separen. El modo de tra-bajo es libre y podrá consistir en inventar un nuevo código o en modificar el código Morse, siasí lo desean.

5. Es de esperar que las soluciones se ubiquen en alguna de estas tres categorías: a. longitud fija: que evita el problema del espacio como modo de separar cada letra. Esto pue-

de conseguirse creando un código completamente nuevo o modificando el código Morse conceros hasta completar una cantidad fija de cifras (pueden ser cuatro). Por ejemplo: la A quees "01" se transforma en "0100", y la T que es "1" se transforma en "1000".

b. longitud variable: en la que cada palabra del código propuesto sea identificable porque noforma parte del comienzo de ninguna otra. Por ejemplo: A es 01, B es 001, C es 0001, etc.;

c. símbolo de finalización: permite utilizar longitud variable por medio de la incorporación deun "símbolo" que corresponde al fin de letra (por ejemplo seleccionando como símbolo de fi-nalización el "0001" y modificando aquellas palabras de códigos en las que pueda haber tresceros juntos).

6. Se sugiere dejar que los alumnos intenten proponer soluciones dentro de los grupos, y en casode necesidad, ayudarlos brindándoles pistas mediante preguntas como: ¿qué pasaría si todos loscódigos fueran de la misma longitud? ¿No se podría inventar una palabra de código que signi-ficara "fin de letra"?

7. Se propone cerrar el trabajo comentando que cada "cifra" de las utilizadas recibe el nombre debit y que en muchas ocasiones resulta necesario el trabajo con grupos de bits de longitud fija.Un tamaño fijo de bits muy común es el de grupos de a ocho, que se denominan bytes (se pro-nuncia "báits"), y que es la unidad de medida de la memoria de las computadoras.

La computadora como herramienta

En caso de disponer de un laboratorio que tenga computadoras, la propuesta puede incluir una se-gunda parte para trabajar en base a textos algo más extensos mediante el uso de un procesador detexto y de la función de "búsqueda y reemplazo". De este modo el procesador de textos tomará lafunción de procesar información, en un sentido más técnico que el que se le atribuye normalmen-te. Así, para codificar un mensaje se lo escribirá y luego se procederá a buscar todas las "A" y reem-plazarlas por "01", y así siguiendo con cada letra del código. Incluso es posible automatizar el pro-ceso mediante la creación de macros dentro del Word. Esto permitirá la puesta a prueba de diferen-tes códigos en forma automática. También permitirá utilizar la herramienta de "contar caracterescon espacios" para poder comparar de manera rápida la eficiencia del código utilizado por diferen-tes grupos de alumnos.


6 Señales analógicas y digitales

DIGITALIZAR PARA TRANSMITIRY ALMACENAR SIN PÉRDIDAS

Para que un mensaje pueda ser transmitido o almacenado por determinados sistemas debe "seradaptado". Muchas veces, esta adaptación consiste en convertir el mensaje en una señal. La señales una particular variación en el tiempo de alguna característica física de los sistemas utilizados (luz,tensión, presión, u otros) a la que se le otorgará algún sentido cuando sea recibida (por ejemplo,mediante la decodificación). Un inmenso volumen de información se transmite y se almacena enforma de señales cuyas variaciones pueden ser continuas o discretas.

1. Debemos indicar aquí que ninguna clasificación puede escapar a cierto "contrabando" de ideas que salen de una de lastipificaciones para asemejarse o fundirse con la otra. Así existen ciertos tipos de mensaje que pueden ser continuos odiscretos en función de la interpretación que hagamos de ellos.

El mensaje que se necesita transmitir puede también ser continuo o discreto1. Un ejemplo de men-saje "naturalmente" continuo es la variación de temperatura en cada instante (que podría detectaralgún sensor) o la vibración experimentada durante un sismo. Un ejemplo de mensaje "natural-mente" discreto se presenta cuando es necesario numerar cosas o eventos y transmitir esta infor-mación (como en los sistemas de detección del paso de automóviles para estudios de tráfico).

Variación continua

Variación discreta con varios niveles

Variación discreta con dos niveles

A

t

t

t

A

A


La asociación del tipo de mensaje con el tipo de sistema es algo natural. De este modo resulta razon-able utilizar un sistema discreto (pocos estados) para transmitir información con un mensaje dis-creto (pocos estados). Por otro lado, resulta comprensible utilizar un sistema analógico para traba-jar con un mensaje analógico. En nuestros días, sin embargo, es muy común utilizar sistemas digi-tales para operar con señales que originalmente son continuas (o "analógicas"), y esto merece unanálisis para que los alumnos comprendan las relaciones entre estos conceptos.2

Esto requiere que se realice con los alumnos un trabajo que llene de sentido una aparente con-tradicción que puede plantearse con la siguiente pregunta:

Si lo digital sólo permite transmitir unos pocos estados de los infinitos que podrían corresponder aun sistema continuo, ¿cómo es posible que la digitalización de la información suela considerarseuna ventaja?

Una de las posibles respuestas a esta pregunta tiene que ver con la posibilidad de resguardar lainformación digital frente al deterioro natural que ella puede sufrir al transmitirla o almacenarla.Nuestra propuesta ofrece una alternativa de trabajo con los alumnos que explora estas ideas.Consideramos que se trata de una noción compleja pero accesible y a la vez importante ya que otor-ga sentido al uso público del término "digital" (como en grabador digital, sonido digital, transmisióndigital, televisión digital y otros). Esta actividad puede servir de introducción al estudio de la digi-talización de señales.

Duración estimada de la actividad: cuatro clases.

Desarrollo de la propuesta

Primera parte

La copia analógica deteriora la información

Sugerimos comenzar con el problema del deterioro provocado en la información analógica cuandose hacen copias (tanto en casetes de audio como en videocasetes). En este caso la copia de un orig-inal tiene un leve deterioro que se denomina de "primera generación". Al repetir el proceso partien-do de la copia en lugar de hacerlo del original, el resultado se deteriora aún más.

La primera actividad consiste en que los alumnos diseñen una manera de poner a prueba este deteri-o ro. Se puede comenzar preguntándoles si creen que la información se deteriora al copiar sonidos deun casete a otro (o imágenes de un videocasete a otro). De las respuestas y la discusión el docentepodrá detectar las ideas previas que los alumnos tienen sobre estos temas, así como las experienciasrelacionadas que pueden haber tenido. Los alumnos deben diseñar un modo de poner claramente enevidencia este deterioro. El docente podrá sugerir que se tomen unos pocos segundos de un sonidog rabado en casete y se realice una copia del original, para luego seguir haciendo copia de la copia,repitiendo el proceso de deterioro hasta llegar a tener un producto claramente deteriorado.

2. Con esto ya se tiene material útil para organizar el trabajo con los alumnos a partir de propuestas que permitan queellos detecten que existen estas dos clases generales de mensajes (continuo o discreto) y dos grandes tipos de sistemasrelacionados. Sin embargo, en muchos sistemas actuales la información que corresponde a mensajes "naturalmente"continuos (o analógicos) se digitaliza.


Digitalizar para transmitir y almacenar sin pérdidas

3. Un error común en que incurren los alumnos al llevar a cabo esta tarea es el de olvidar contar algunas generaciones decopia. Así obtiene el original en el casete A y la copia de primera generación en el casete B. Al pasar ambos a un únicocasete para presentarlo al docente olvidan contar estas nuevas copias como un deterioro que se agrega al que ya tenían.Cada docente podrá evaluar si le interesa hacer de esto un problema relevante o no. Estimamos que si no surge de ellos,puede en principio no hacerse demasiado hincapié en él o hasta permitir que se flexibilice en parte la consigna.

Información original

Información reproducida

Segunda parte

La digitalización de la información permite disminuir el deterioro al copiar la info r m a c i ó n

Aquí proponemos involucrar a los alumnos en una actividad aparentemente diferente. Se lesrelatará el caso de un cerrajero y un problema de copia de llaves. Aquí se pretende indicar que puedeser una buena práctica conservar un "original" de la llave de cada cerradura del que se hagan todaslas demás copias. Del mismo modo podrá verse la inconveniencia de hacer copias de copias, debido

t

t

A

A

La intención es que lleguen a un modo de presentar claramente a terceros el problema. Por ejemp-lo, incluyendo en un casete, que será el producto final del trabajo, una muestra breve del sonido"original", luego una copia de primera generación de la misma muestra, luego una copia de segun-da generación, una copia de la copia de cuarta generación y quizás una de octava generación.

El docente puede decidir si le parece pertinente un intercambio de ideas entre los alumnos para quelleguen a una definición común del modo de presentación. A partir de allí los alumnos deben tomaruna serie de decisiones para llevar a cabo esta grabación. ¿Cuántos casetes se necesitarán? ¿Cómoserán los pasos del proceso que permitirán obtener estas copias de manera eficiente en el tiempoutilizado? ¿Se puede evitar trabajar de más si se planifican las operaciones? 3

Luego puede discutirse con ellos sobre los modos en que cada grupo resolvió el problema y sobrelos recursos utilizados para comparar modos de realización.

El docente puede realizar un cierre aquí indicando que un tipo de deterioro similar se produce en lainformación cuando se transmite a distancia. El deterioro aparece debido a que la variación provo-cada en un extremo del sistema de transmisión provoca, en el extremo de recepción, una variaciónligeramente diferente.


al deterioro progresivo. Si lo desea, puede pedir que realicen un dibujo o un esquema de cómo seimaginan ellos una llave original, una copia de primera generación y una de segunda generación. Laestrategia que buscamos es la de asociar algo muy abstracto –la señal analógica de audio– con algomás concreto –la variación de la forma de una llave–. En ambos casos los procesos que deterioranla copia tienen bases similares.

Se les propone entonces que lean el siguiente relato (u otro que usted puede generar con ideass i m i l a re s ) :

Un cerrajero se enfrenta con un problema frecuente: vienen clientes que le traen llaves que no abren y le piden que lasrepare. El cerrajero les indica que, sin disponer de la llave original o de la cerradura que se quiere abrir, esa tarea esimposible.Un día, un cliente comenta al cerrajero que existe una manera de diseñar un tipo de llave y de cerradura que podría serreparada aunque no se disponga del original. El cerrajero, sin creerle, le pregunta si esta curiosa llave podría ser copia-da utilizando la misma máquina que él usa. El cliente responde que sí y que a pesar de que la máquina realice la copiacon ciertas imperfecciones, el cerrajero podría saber qué hay que modificar en la llave para corregir los defectos de lacopia, sin tener a la vista la llave original.

En esta instancia, el docente –que conoce al grupo– podrá elegir entre distintas estrategias. Podrá,por ejemplo, dejar el problema abierto para ver si los alumnos imaginan un tipo de llave que respon-da a las características que el cliente plantea, o podrá brindar una serie de ayudas para conseguirque el grupo completo –guiado por el docente– pueda construir algunas de las cualidades de estetipo especial de llave que se deteriora, pero que permite ser regenerada sin conocer el original.

Es posible plantear a los alumnos una simulación del problema en la que el docente define el tipode error que puede esperarse en la copia. Cada grupo trabaja con tres dibujos de llaves (véanse lasfiguras siguientes) y con dos tipos de máquinas que tienen diferente precisión en la copia (dicien-do, por ejemplo, que la copia de la primera no se apartará más de un milímetro del original en nin-gún punto, mientras que la otra puede apartarse hasta tres milímetros).

Tres dibujos de llavespara el primer grupo

Tres dibujos de llavespara el segundo grupo


De esta manera se les puede pedir que, a partir de cada una de las tres llaves originales que se mues-tran como modelo, imaginen y dibujen seis ejemplos de copias posibles al utilizar ambas máquinas(uno para cada llave copiada en cada máquina). Los dibujos deberán ser realizados con cuidado(pueden calcar los originales y realizar las modificaciones mientras calcan la forma general). Cadadibujo deberá tener una indicación de la máquina con la que fue realizado.

Llave B (original)

Llave B copiada con máquina 1(puede regenerarse sin el original)

Llave B copiada con máquina 2(no puede regenerarse sin el original)

Digitalizar para transmitir y almacenar sin pérdidas

Luego se les pide que intercambien sus dibujos con los de otro grupo e intenten adivinar cuál era lallave original, dibujando el contorno que ellos consideran correcto (puede estar superpuesto con elque recibieron).

A continuación, deben completar una tabla como la siguiente, en la que se indica cuáles llavespueden ser reconstruidas sin auxilio del original.

Partiendo de la llave Partiendo de la llave Partiendo de la llaveoriginal analógica escalonada de dos estados

Máquina con error No puede reconstruirse Puede reconstruirse Puede reconstruirsetípico de 1 mm sin el original sin el original sin el original

Máquina con error No puede reconstruirse No puede reconstruirse Puede reconstruirsetípico de 3 mm sin el original sin el original sin el original


Si bien en la actividad las llaves “digitales”fueron elegidas como un recurso didáctico,desde hace algunos años se utilizan realmentellaves digitales que poseen hendiduras en sus lados que sólo pueden tomar dos estados.

transmisorSeñal original

Señaloriginal

Señaldigitalizada

SeñaldigitalizadaSeñal digitalizada

con ruido

Señal con ruido

transmisor regeneradordigitalizador

Esta actividad pone en juego variables muy similares a las que aparecen en el problema de la digi-talización de información. La llave de variación continua es equivalente a la información analógicacorrespondiente a un sonido, y el proceso de grabación de sonido en un casete provoca el mismotipo de deterioro que la copia de la llave.

Algunas veces se cree que la información digital está menos expuesta a los erro res cuando en re a l i-dad debería decirse que la información digital está tan expuesta a los erro res mientras es tra n s-portada o almacenada como la información analógica, sólo que existe la posibilidad de re g e n e ra r l a .

SugerenciasDespués del trabajo realizado, el docente puede exponer el diagrama en bloques de un sistema detransmisión a distancia y explicar que, en el caso de una señal analógica, lo que se recibe es dife-rente de lo que se envía y no hay posibilidad de corregir estos errores sin conocer el original. Cuan-do la señal analógica se digitaliza, en realidad se la está deteriorando (sólo se toman como válidosalgunos de los infinitos estados de la señal continua original), pero luego de este deterioro –decidi-do y programado por el diseñador del sistema–, la señal queda "protegida". Los deterioros que seproduzcan posteriormente en la transmisión pueden ser regenerados.

polimodal : tecnologíadescifrar cÓdigos permite el trabajo de algunas nociones sobre códigos a...

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